CN102220267A - 一株同化硝态氮菌及其应用 - Google Patents
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Abstract
微生物土壤处理技术领域的一株同化硝态氮茵及其应用，该菌株为NCT-2同化硝态氮茵，其特征在于，其分类命名为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保存日期为2011年3月21日，保藏编号为CGMCCNo.4698。本发明能有效同化设施栽培土壤中过量的硝态氮的微生物。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种微生物土壤处理技术领域的茵类及其应用方法，具体是一株同化硝态氮茵及其应用。
背景技术
随着设施栽培面积的扩大，氮素化肥的使用量大幅度上升，大大超过植物的需求量，由于植物吸收的硝酸盐不能及时还原同化，在植物体内的积累日益严重，同时植物吸收不了的大量的盐分在土壤中累积，造成土壤次生盐渍化，其中以硝酸盐的累积为主。
从环境角度来讲，N元素的积累，可造成肥料的浪费而且影响作物生长及土壤的利用，同时可通过农田的地表径流和农田渗漏，导致农业面源污染。从食品安全角度来讲，人体摄入过量的硝酸盐后，在体内硝酸盐(NO3 -)容易还原成亚硝酸盐(NO2 -)，亚硝酸盐能使细胞中携氧的低铁血红蛋白氧化成无携氧能力的高铁蛋白而造成组织缺氧，不仅如此，被氧化成的高铁蛋白还会降低已携有氧的氧合血红蛋白向身体组织释放氧的功能，使人体缺氧，严重时有使人窒息死亡的危险。更可怕的是亚硝酸盐和二甲胺、三甲胺作用后会生成亚硝胺。亚硝胺是一种具有强烈致癌性的化合物，在已发现的120种亚硝胺类化合物中，75％被确认有致癌性，亚硝胺还有引起遗传变异和怪胎的潜在危险，一旦这种物质进入蔬菜，对人的影响是非常可怕的。然而蔬菜产品的硝酸盐污染相当的严重而且普遍。因而治理设施栽培中过量的硝态氮已经成为设施农业的一项重要而且刻不容缓的工作。目前我国设施栽培大棚盐渍化危害采取了一些处理措施，如灌水洗盐法，土壤改良剂法和半腐熟有机肥法等方法，虽然这些方法有不少的优点，但也存在很大的不足：灌水洗盐法使硝态氮被淋洗到地下水后，不仅造成了土壤氮素的损失，而且还污染了地下水；土壤改良剂法成本比较高，有可能产生二次污染；半腐熟有机肥法肥效慢，使用不方便等问题。
与传统的处理次生盐渍化方法相比，微生物同化法有许多突出的优点，微生物法处理的优点是不产生二次污染，不给周围环境增加负担，成本低，操作方便。采用微生物法处理次生盐渍化土壤中硝态氮的关键之一便是筛选出具有高效同化硝态氮能力的优良菌株。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性，比可将其作为代谢地物而降解、同化，安全性好，易于管理。随着我国设施栽培面积的扩大和次生盐渍化问题的日益突出，微生物法处理硝态氮的研究和应用有着广阔的前景。
经过对现有技术的检索发现，TOSHIAKI NAKAJIMA-KAMBE等在“Screening ofNovelCellulose-Degrading Bacterium and Its Application to Denitrification of Groundwater”(JOURNAL OF BIOSCIENCE AND BIOENGINEERING，99：429-433，2005)一文中报道菌株CL-5可以纤维素为唯一碳源，具有反硝化能力并降低水中硝酸盐含量。但是该现有技术菌株CL-5通过异化硝酸盐还原降低硝态氮浓度，用于水体硝酸盐处理。其结果产生气体N2O，对环境产生不良影响。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一株同化硝态氮茵及其应用，能有效同化设施栽培土壤中过量的硝态氮的微生物。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种NCT-2同化硝态氮茵，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)，地址是北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学微生物研究所；保存日期为2011年3月21日，保藏编号为CGMCC No.4698。
所述的NCT-2同化硝态氮茵的分类命名为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)。
所述同化硝态氮茵的生理生化特征如表1所示：
注：“+”表示生长或反应阳性；“一”表示不生长或反应阴性。
本发明涉及上述同化硝态氮茵的应用，将该菌株用于处理土壤中过量的硝态氮，具体是指：利用微生物以土壤中的硝态氮作为生命活动的氮源，经过微生物降解同化为无机氮形态及细胞组成成分。
所述的处理是指：以接种量的10％将菌株接入硝态氮浓度为200mk/kg的液体无机盐培养基中并于25℃下120r/min振荡培养1-5天。
所述的菌株是指：将处于菌种保藏环境下的NCT-2同化硝态氮茵依次进行菌种活化处理和菌种培养处理。
所述的菌种保藏环境是指：在-70℃的低温冰箱中添加甘油作为保护剂进行冷冻保藏，将微生物处于冷冻状态，使其代谢作用停止以达到保藏目的。
所述的菌种活化处理是指：将菌种保藏环境下的NCT-2同化硝态氮茵放入PDA培养基中培养，以便让菌种逐渐适应培养环境，获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物。
所述的菌种培养处理是指：配置含有淀粉和蔗糖且pH为7.0-7.2的液体培养基，将液体培养基在121℃环境下灭菌20min后将菌种活化处理后的NCT-2同化硝态氮茵接种到液体培养基中并在28℃下120rpm摇床培养两天。
本发明具有以下优点和效果：
1、本发明采用细菌对硝态氮进行同化，可以用来处理土壤中硝酸盐积累，进一步提高了氮的利用率，对自然界氮循环不产生不利影响，不会给环境造成任何危害。
2、利用细菌同化硝态氮，处理效率高，处理效率可达75％以上，成本低，操作方便，而且易于产业化化实施。
3、细菌对硝态氮耐受浓度高，可承受并处理硝态氮浓度为1600mg/kg的土壤。
附图说明
图1为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的茵落形态照片(无机盐培养基)。
图2为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的茵体形态照片(革兰氏染色(1000×))。
图3为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)同化硝态氮曲线。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)的分离和纯化
从崇明岛设施栽培12～15年的大棚土壤中采集土壤样品，采用摇瓶富集培养的方法，不同土样混合均匀后取10g，于100mL富集养基中，置于25℃，120r/min恒温摇床上培养，以后每隔7天移种一次。之后以接种量的10％接入富集养基中，如此反复4次驯化。富集养基采用无机盐液体培养基。
取100μL驯化菌种的悬液在无机盐固体琼脂平板上涂布，置于25℃恒温恒湿培养箱中倒置培养，2天后待长出茵斑，在无机盐固体琼脂平板上划线，直至获得单个茵落，再将获得的单茵落，在以硝态氮为唯一氮源的无机盐固体琼脂培养基上连续传代6代，使之成为茵落形态稳定的纯培养。
实施例2
将实施例1得到的菌株以接种量的10％将菌株接入硝态氮浓度为200mk/kg的液体无机盐 培养基中模拟待处理土壤，并于25℃下120r/min振荡培养1-5天。
所述的菌株是指：将处于菌种保藏环境下的NCT-2同化硝态氮茵依次进行菌种活化处理和菌种培养处理。
所述的菌种保藏环境是指：在-70℃的低温冰箱中添加甘油作为保护剂进行冷冻保藏，将微生物处于冷冻状态，使其代谢作用停止以达到保藏目的。
所述的菌种活化处理是指：将菌种保藏环境下的NCT-2同化硝态氮茵放入PDA培养基中培养，以便让菌种逐渐适应培养环境，获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物。
所述的菌种培养处理是指：配置含有淀粉和蔗糖且pH为7.0-7.2的液体培养基，将液体培养基在121℃环境下灭菌20min后将菌种活化处理后的NCT-2同化硝态氮茵接种到液体培养基中并在28℃下120rpm摇床培养两天。
结果表明，随着培养时间的延长，培养基中硝态氮浓度不断降低，在第1天下降速度最快，到第3天逐渐缓慢，到第5天基本达到平稳。巨大芽孢杆菌在第5天对硝态氮的同化率达到最高，为78％。
Claims (8)
1.一种NCT-2同化硝态氮茵，其特征在于，其分类命名为巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保存日期为2011年3月21日，保藏编号为CGMCC No.4698。
2.一种根据权利要求1所述NCT-2同化硝态氮茵的应用，其特征在于，将该菌株用于处理土壤中过量的硝态氮。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征是，所述的应用具体是指：利用菌株以土壤中的硝态氮作为生命活动的氮源，经过微生物降解同化为无机氮形态及细胞组成成分。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征是，所述的处理是指：以接种量的10％将菌株接入硝态氮浓度为200mk/kg的液体无机盐培养基中并于25℃下120r/min振荡培养1-5天。
5.根据权利要求2或3或4所述的应用，其特征是，所述的菌株是指：将处于菌种保藏环境下的NCT-2同化硝态氮茵依次进行菌种活化处理和菌种培养处理。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征是，所述的菌种保藏环境是指：在-70℃的低温冰箱中添加甘油作为保护剂进行冷冻保藏，将微生物处于冷冻状态，使其代谢作用停止以达到保藏目的。
7.根据权利要求5所述的应用，其特征是，所述的菌种活化处理是指：将菌种保藏环境下的NCT-2同化硝态氮茵放入PDA培养基中培养，以便让菌种逐渐适应培养环境，获得活力旺盛的、接种数量足够的培养物。
8.根据权利要求5所述的应用，其特征是，所述的菌种培养处理是指：配置含有淀粉和蔗糖且pH为7.0-7.2的液体培养基，将液体培养基在121℃环境下灭菌20min后将菌种活化处理后的NCT-2同化硝态氮茵接种到液体培养基中并在28℃下120rpm摇床培养两天。
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